JP2020126307A - 作業車両用の目標経路生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業地での地面の傾斜がより適正に考慮された好適な目標経路を生成する。【解決手段】作業車両用の目標経路生成システムは、作業地の所定区間ごとの地形情報を含む作業地情報を取得する作業地情報取得部５１Ｃと、作業車両１に装備された作業装置の作業幅に応じて並列に並ぶ複数の作業経路を含む自動走行用の目標経路を生成する目標経路生成部５１Ｄと、地形情報のうちの車体ロール方向の傾斜情報に基づいて作業経路の配置間隔を補正する目標経路補正部５１Ｆと、を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、トラクタや乗用田植機などの乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両を作業地にて自動走行させるための目標経路を生成する作業車両用の目標経路生成システムに関する。

作業車両用の目標経路生成システムとしては、経路生成部が、作業情報記憶部から読み出した作業車両の作業幅や作業幅のオーバーラップ量などを含む作業情報と、領域情報記憶部から読み出した走行領域の輪郭などを含む領域情報とに基づいて、複数の直線路（作業経路）と複数の旋回路（非作業経路）とを交互に繋いだ一連の目標経路を生成するように構成されたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７−１８２３７３号公報

特許文献１に記載の作業車両用の目標経路生成システムにおいては、走行領域の輪郭を特定するための各地点（以下、輪郭特定地点と称する）の位置情報や各輪郭特定地点での傾斜角情報などが領域情報として領域情報記憶部に記憶されている。そして、経路生成部が、目標経路を生成する場合に、各輪郭特定地点での傾斜情報を踏まえた上で走行領域を特定し、その面積を計測することにより、計測した走行領域の面積が実際の面積よりも狭くなることを防止し、これにより、実際の走行領域の面積に適した目標経路の生成を可能にしている。

しかしながら、特許文献１に記載の作業車両用の目標経路生成システムにおいては、目標経路を生成するにあたって、計測した走行領域の面積が実際の面積よりも狭くなることを防止するだけで、作業地での作業面（地面）の傾斜は考慮されていない。そのため、実際に作業車両を目標経路に従って自動走行させた場合には、作業装置が、作業地での作業面の傾斜に応じてロール方向に揺動し、このときの作業装置のロール角が大きいほど、目標経路の生成時に設定された作業装置の作業幅に対して実際の作業装置の平面視での作業幅が狭くなり、これに伴って、目標経路の生成時に設定された作業幅のオーバーラップ量が減少するだけでなく、隣接する作業経路間に未作業領域が形成されることがある。
つまり、隣接する作業経路間に未作業領域が形成されないようにするためには、作業地での作業面の傾斜が考慮された適正な目標経路を生成する必要がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、作業地での作業面の傾斜が考慮された適正な目標経路を生成することができる作業車両用の目標経路生成システムを構築する点にある。

本発明の第１特徴構成は、作業車両用の目標経路生成システムにおいて、
作業地の所定区間ごとの地形情報を含む作業地情報を取得する作業地情報取得部と、
作業車両に装備された作業装置の作業幅に応じて並列に並ぶ複数の作業経路を含む自動走行用の目標経路を生成する目標経路生成部と、
前記地形情報のうちの車体ロール方向の傾斜情報に基づいて前記作業経路の配置間隔を補正する目標経路補正部と、を有している点にある。

本構成によれば、目標経路生成部が生成した目標経路に含まれている作業経路の配置間隔を、目標経路補正部が、作業地における所定区間（例えば５ｍ四方）ごとの車体ロール方向の傾斜情報に基づいて、作業地における車体ロール方向の傾斜が考慮された適正な配置間隔に補正する。
これにより、補正後の目標経路に従って作業車両を自動走行させた場合には、隣接する作業経路間に未作業領域が形成される虞を回避することができる。
つまり、作業地における所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜が考慮された適正な目標経路を生成することができる作業車両用の目標経路生成システムを構築することができた。

本発明の第２特徴構成は、
前記作業地情報取得部は、前記所定区間ごとの高度情報が内挿された三次元の地形情報を取得し、
前記目標経路補正部は、前記目標経路に前記所定区間ごとの高度情報を割り当てて、前記所定区間ごとの前記車体ロール方向の傾斜情報を取得する点にある。

本構成によれば、作業地情報取得部が、例えば、国土地理院から提供されているメッシュ標高情報（５ｍ四方又は１０ｍ四方の標高情報）、又は、ドローンなどを利用して計測した三次元地形情報、などの作業地の所定区間ごとの高度情報が内挿された三次元の地形情報を、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネットなどの通信網を介して取得すれば、目標経路補正部が、その所定区間ごとの高度情報を、目標経路生成部が生成した目標経路に割り当てることができ、高度情報が割り当てられた目標経路から作業地における所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜情報を取得することができる。
つまり、例えば、ロール角検出器が備えられた作業車両を、目標経路生成部が生成した目標経路に従って実際に走行させる手間を要することなく、作業地における所定区間ごとの傾斜情報を取得することができ、作業地における所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜が考慮された適正な目標経路を生成することができる。

本発明の第３特徴構成は、
前記目標経路補正部は、前記目標経路と前記車体ロール方向の傾斜情報とに基づいて、前記作業車両を前記目標経路に従って模擬的に走行させた上で前記作業経路の配置間隔を補正する３次元シミュレータである点にある。

本構成によれば、目標経路生成部が生成した目標経路に従って作業車両を走行させた状態を視認しながら、目標経路における作業経路の配置間隔を、作業地における車体ロール方向の傾斜が考慮された適正な配置間隔に補正することができる。
その結果、補正後の目標経路に従って作業車両を自動走行させた場合に、隣接する作業経路間に未作業領域が形成される虞をより確実に回避することができる。

本発明の第４特徴構成は、
前記目標経路補正部は、前記車体ロール方向の傾斜情報に基づいて前記作業経路における前記所定区間ごとの平面視作業幅を求め、求めた前記平面視作業幅に基づいて、隣接する前記作業経路における前記所定区間ごとの前記平面視作業幅のオーバーラップ量が設定値以上になるように前記作業経路の配置間隔を補正する点にある。

本構成によれば、作業地における所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜が大きくなるほど、作業装置の平面視作業幅が狭くなることから、目標経路補正部は、所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜情報に基づいて作業経路における所定区間ごとの平面視作業幅を求める。そして、求めた所定区間ごとの平面視作業幅に基づいて、隣接する作業経路間における平面視作業幅のオーバーラップ量が設定値以上になるように、目標経路における各作業経路の配置間隔を狭くする補正を行う。
これにより、目標経路生成部が生成した目標経路を、作業地における所定区間ごとの車体ロール方向の傾斜が考慮された適正な目標経路に補正することができ、この補正後の目標経路に従って作業車両を自動走行させた場合に、隣接する作業経路間における平面視作業幅のオーバーラップ量を設定値以上に確保することができる。
その結果、隣接する作業経路間において未作業領域が生じる虞をより確実に回避することができる。

作業車両用の自動走行システムの概略構成を示す図 自動走行用の目標経路の一例を示す図 作業車両用の目標経路生成システムの概略構成を示すブロック図 作業車両に対する作業装置のオフセット量を最小に設定した状態での作業経路と作業幅などとの位置関係を示す平面図 作業車両に対する作業装置のオフセット量を最大に設定した状態での作業経路と作業幅などとの位置関係を示す平面図 作業装置の作業幅とロール角との関係を示す背面図 補正前の作業経路の配置間隔と作業装置の作業幅との関係を示す概略平面図 補正後の作業経路の配置間隔と作業装置の作業幅との関係を示す概略平面図 補正後の作業経路の配置間隔と作業装置の作業幅との関係を示す概略背面図 目標経路補正制御のフローチャート

以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る作業車両用の目標経路生成システムを、作業車両の一例であるトラクタに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明に係る作業車両用の目標経路生成システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、コンバイン、乗用田植機、乗用播種機、除雪車、ホイールローダ、などの乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。

図１に示すように、本実施形態に例示されたトラクタ１は、その後部に３点リンク機構２を介して、作業装置の一例であるオフセットモア３が昇降可能かつローリング可能に連結されている。これにより、このトラクタ１は草刈り仕様に構成されている。トラクタ１は、作業車両用の自動走行システムを使用することにより、図２に示す作業地Ａなどにおいて自動走行することができる。
なお、トラクタ１の後部には、オフセットモア３に代えて、ロータリ耕耘装置、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、散布装置、などの各種の作業装置を連結することができる。

図３に示すように、自動走行システムには、トラクタ１に搭載された自動走行ユニット４と、自動走行ユニット４と無線通信可能に通信設定された無線通信機器の一例である携帯通信端末５とが含まれている。携帯通信端末５には、自動走行に関する各種の情報表示や入力操作などを可能にするマルチタッチ式の表示デバイス（例えば液晶パネル）５０などが備えられている。
なお、携帯通信端末５には、タブレット型のパーソナルコンピュータやスマートフォンなどを採用することができる。又、無線通信には、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信などを採用することができる。

図１、図３に示すように、トラクタ１には、駆動可能で操舵可能な左右の前輪１０、駆動可能な左右の後輪１１、搭乗式の運転部１２を形成するキャビン１３、コモンレールシステムを有する電子制御式のディーゼルエンジン（以下、エンジンと称する）１４、エンジン１４などを覆うボンネット１５、エンジン１４からの動力を変速する変速ユニット１６、左右の前輪１０を操舵する全油圧式のパワーステアリングユニット１７、左右の後輪１１を制動するブレーキユニット１８、オフセットモア３への伝動を断続する電子油圧制御式の作業クラッチユニット１９、オフセットモア３を昇降駆動する電子油圧制御式の昇降駆動ユニット２０、オフセットモア３をロール方向に駆動する電子油圧制御式のローリングユニット２１、トラクタ１における各種の設定状態や各部の動作状態などを検出する各種のセンサやスイッチなどを含む車両状態検出機器２２、及び、各種の制御部を有する車載制御ユニット２３、などが備えられている。
なお、エンジン１４には、電子ガバナを有する電子制御式のガソリンエンジンなどを採用してもよい。又、パワーステアリングユニット１７には、操舵用の電動モータを有する電動式を採用してもよい。

図１に示すように、運転部１２には、手動操舵用のステアリングホイール２５と、搭乗者用の座席２６と、各種の情報表示や入力操作などを可能にするマルチタッチ式の液晶モニタ２７とが備えられている。図示は省略するが、運転部１２には、アクセルレバーや変速レバーなどの操作レバー類、及び、アクセルペダルやクラッチペダルなどの操作ペダル類、などが備えられている。

図示は省略するが、変速ユニット１６には、エンジン１４からの動力を変速する電子制御式の無段変速装置、及び、無段変速装置による変速後の動力を前進用と後進用とに切り換える電子油圧制御式の前後進切換装置、などが含まれている。無段変速装置には、静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ：Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）よりも伝動効率が高い油圧機械式無段変速装置の一例であるＩ−ＨＭＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｈｙｄｒｏ−ｓｔａｔｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が採用されている。前後進切換装置には、前進動力断続用の油圧クラッチと、後進動力断続用の油圧クラッチと、それらに対するオイルの流れを制御する電磁バルブとが含まれている。
なお、無段変速装置には、Ｉ−ＨＭＴの代わりに、油圧機械式無段変速装置の一例であるＨＭＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、静油圧式無段変速装置、又は、ベルト式無段変速装置、などを採用してもよい。又、変速ユニット１６には、無段変速装置の代わりに、複数の変速用の油圧クラッチとそれらに対するオイルの流れを制御する複数の電磁バルブとを有する電子油圧制御式の有段変速装置が含まれていてもよい。

図示は省略するが、ブレーキユニット１８には、左右の後輪１１を個別に制動する左右のブレーキ、運転部１２に備えられた左右のブレーキペダルの踏み込み操作に連動して左右のブレーキを作動させるフットブレーキ系、運転部１２に備えられたパーキングレバーの操作に連動して左右のブレーキを作動させるパーキングブレーキ系、及び、左右の前輪１０の設定角度以上の操舵に連動して旋回内側のブレーキを作動させる旋回ブレーキ系、などが含まれている。

車両状態検出機器２２は、トラクタ１の各部に備えられた各種のセンサやスイッチなどの総称である。車両状態検出機器２２には、トラクタ１の車速を検出する車速センサ、エンジン１４の出力回転数を検出する回転センサ、アクセルレバーの操作位置を検出するアクセルセンサ、変速レバーの操作位置を検出する変速用の第１位置センサ、前後進切り換え用のリバーサレバーの操作位置を検出する前後進切り換え用の第２位置センサ、及び、前輪１０の操舵角を検出する舵角センサ、などが含まれている。

図３に示すように、車載制御ユニット２３には、エンジン１４に関する制御を行うエンジン制御部２３Ａ、トラクタ１の車速や前後進の切り換えに関する制御を行う車速制御部２３Ｂ、ステアリングに関する制御を行うステアリング制御部２３Ｃ、オフセットモア３などの作業装置に関する制御を行う作業装置制御部２３Ｄ、液晶モニタ２７などに対する表示や報知に関する制御を行う表示制御部２３Ｅ、自動走行に関する制御を行う自動走行制御部２３Ｆ、及び、作業地内に区分けされた走行領域に応じて生成された自動走行用の目標経路Ｐ（図２参照）などを記憶する不揮発性の車載記憶部２３Ｇ、などが含まれている。各制御部２３Ａ〜２３Ｆは、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどによって構築されている。各制御部２３Ａ〜２３Ｆは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して相互通信可能に接続されている。
なお、各制御部２３Ａ〜２３Ｆの相互通信には、ＣＡＮ以外の通信規格や次世代通信規格である、例えば、車載ＥｔｈｅｒｎｅｔやＣＡＮ−ＦＤ（ＣＡＮ ｗｉｔｈ ＦＬｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ ｒａｔｅ）などを採用してもよい。

エンジン制御部２３Ａは、アクセルセンサからの検出情報と回転センサからの検出情報とに基づいて、エンジン回転数をアクセルレバーの操作位置に応じた回転数に維持するエンジン回転数維持制御、などを実行する。

車速制御部２３Ｂは、第１位置センサからの検出情報と車速センサからの検出情報などに基づいて、トラクタ１の車速が変速レバーの操作位置に応じた速度に変更されるように無段変速装置の作動を制御する車速制御、及び、第２位置センサからの検出情報に基づいて前後進切換装置の伝動状態を切り換える前後進切り換え制御、などを実行する。車速制御には、変速レバーが零速位置に操作された場合に、無段変速装置を零速状態まで減速制御してトラクタ１の走行を停止させる減速停止処理が含まれている。

作業装置制御部２３Ｄには、ＰＴＯスイッチの操作などに基づいて作業クラッチユニット１９の作動を制御する作業クラッチ制御、昇降スイッチの操作や高さ設定ダイヤルの設定値などに基づいて昇降駆動ユニット２０の作動を制御する昇降制御、及び、ロール角設定ダイヤルの設定値などに基づいてローリングユニット２１の作動を制御するローリング制御、などを実行する。ＰＴＯスイッチ、昇降スイッチ、高さ設定ダイヤル、及び、ロール角設定ダイヤルは、車両状態検出機器２２に含まれている。

図３に示すように、トラクタ１には、トラクタ１の現在位置（緯度、経度）や現在方位などを測定する測位ユニット３０が備えられている。測位ユニット３０は、衛星測位システム（ＮＳＳ：Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の一例であるＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してトラクタ１の現在位置と現在方位とを測定する衛星航法装置３１、及び、３軸のジャイロスコープ及び３方向の加速度センサなどを有してトラクタ１の姿勢や方位などを測定する慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）３２、などを有している。ＧＮＳＳを利用した測位方法には、ＤＧＮＳＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＮＳＳ：相対測位方式）やＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ＧＮＳＳ：干渉測位方式）などがある。本実施形態においては、移動体の測位に適したＲＴＫ−ＧＮＳＳが採用されている。そのため、図１に示すように、作業地周辺の既知位置には、ＲＴＫ−ＧＮＳＳによる測位を可能にする基準局６が設置されている。

図１、図３に示すように、トラクタ１と基準局６とのそれぞれには、測位衛星７（図１参照）から送信された電波を受信するＧＮＳＳアンテナ３３，６０、及び、トラクタ１と基準局６との間における測位情報を含む各情報の無線通信を可能にする通信モジュール３４，６１、などが備えられている。これにより、測位ユニット３０の衛星航法装置３１は、トラクタ側のＧＮＳＳアンテナ３３が測位衛星７からの電波を受信して得た測位情報と、基地局側のＧＮＳＳアンテナ６０が測位衛星７からの電波を受信して得た測位情報とに基づいて、トラクタ１の現在位置及び現在方位を高い精度で測定することができる。又、測位ユニット３０は、衛星航法装置３１と慣性計測装置３２とを有することにより、トラクタ１の現在位置、現在方位、姿勢角（ヨー角、ロール角、ピッチ角）を高精度に測定することができる。

このトラクタ１において、測位ユニット３０の慣性計測装置３２、ＧＮＳＳアンテナ３３、及び、通信モジュール３４は、図１に示すアンテナユニット３５に含まれている。アンテナユニット３５は、キャビン１３の前面側における上部の左右中央箇所に配置されている。そして、トラクタ１におけるＧＮＳＳアンテナ３３の取り付け位置が、ＧＮＳＳを利用してトラクタ１の現在位置などを測定するときの測位対象位置となっている。

図３に示すように、携帯通信端末５には、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどを有する端末制御ユニット５１、及び、トラクタ側の通信モジュール３４との間における測位情報を含む各情報の無線通信を可能にする通信モジュール５２、などが備えられている。端末制御ユニット５１には、表示デバイス５０などに対する表示や報知に関する制御を行う表示制御部５１Ａ、オフセットモア３に関する情報を含む車体情報を取得する車体情報取得部５１Ｂ、作業地Ａの所定区間ごとの地形情報を含む作業地情報を取得する作業地情報取得部５１Ｃ、自動走行用の目標経路Ｐを生成する目標経路生成部５１Ｄ、及び、目標経路生成部５１Ｄが生成した目標経路Ｐなどを記憶する不揮発性の端末記憶部５１Ｅ、などが含まれている。

図２に示すように、目標経路Ｐには、並列に並ぶ複数の作業経路Ｐ１と各作業経路Ｐ１を走行順に一連に接続する複数の方向転換経路Ｐ２とが含まれている。端末記憶部５１Ｅには、目標経路Ｐとともに、車体情報取得部５１Ｂが取得した車体情報、及び、作業地情報取得部５１Ｃが取得した作業地情報、などが記憶されている。車体情報には、トラクタ１の旋回半径、トラクタ１の左右中心に対するオフセットモア３における作業幅Ｗの左右中心のオフセット量Ｄ（図４〜５参照）、オフセットモア３の作業幅Ｗ、及び、トラクタ１が隣接する作業経路Ｐ１を走行するときの作業幅Ｗのオーバーラップ量Ｗｏ（図４〜５参照）、などの目標経路Ｐの生成に使用する各種の情報が含まれている。作業地情報には、作業地Ａの形状や大きさなどを特定する上において、トラクタ１を作業地Ａの外周縁に沿って手動走行させたときにＧＮＳＳを利用して取得した作業地Ａにおける複数の形状特定地点（形状特定座標）となる４つの角部地点Ａｐ１〜Ａｐ４、及び、それらの角部地点Ａｐ１〜Ａｐ４を繋いで作業地Ａの形状や大きさなどを特定する矩形状の形状特定線ＡＬ、などが含まれている。

目標経路生成部５１Ｄは、車体情報取得部５１Ｂが取得した車体情報、及び、作業地情報取得部５１Ｃが取得した作業地情報、などに基づいて目標経路Ｐを生成する。
例えば、図２に示すように、矩形状の作業地Ａにおいて、自動走行の開始地点ｐ１と終了地点ｐ２とが設定され、トラクタ１の作業走行方向が作業地Ａの長辺に沿う方向に設定されている場合は、目標経路生成部５１Ｄは、先ず、作業地Ａを、前述した４つの角部地点Ａｐ１〜Ａｐ４と矩形状の形状特定線ＡＬとに基づいて、作業地Ａの外周縁に隣接するマージン領域Ａ１と、マージン領域Ａ１の内側に位置する走行領域Ａ２とに区分けする。又、走行領域Ａ２を、走行領域Ａ２における長辺側の両端部に設定される非作業領域Ａ２ａと、それらの非作業領域Ａ２ａの間に設定される作業領域Ａ２ｂとに区分けする。
次に、目標経路生成部５１Ｄは、図４〜５に示す前述したオフセット量Ｄ、作業幅Ｗ、オーバーラップ量Ｗｏなどに基づいて、作業領域Ａ２ｂに、オフセットモア３の作業中心線Ｌが作業地Ａの短辺に沿う方向に一定の配置間隔Ｓ１をあけて並列に配置されるように、所定の配置間隔Ｓ２，Ｓ３をあけて並列に配置される複数の作業経路Ｐ１を生成する。又、各非作業領域Ａ２ａに、複数の作業経路Ｐ１を走行順に接続する複数の方向転換経路Ｐ２を生成する。
これにより、目標経路生成部５１Ｄは、作業地Ａの形状や大きさ、及び、トラクタ１に装備される作業装置の作業幅Ｗや作業幅Ｗのオーバーラップ量Ｗｏなどを考慮した目標経路Ｐを生成する。
ちなみに、図４は、トラクタ１に対するオフセットモア３のオフセット量Ｄを最小に設定した状態を示し、図５は、トラクタ１に対するオフセットモア３のオフセット量Ｄを最大に設定した状態を示している。

図２に示す作業地Ａにおいて、マージン領域Ａ１は、トラクタ１が走行領域Ａ２の外周部を自動走行するときに、オフセットモア３などが作業地Ａに隣接する柵などの他物に接触することを防止するために、作業地Ａの外周縁と走行領域Ａ２との間に確保された領域である。各非作業領域Ａ２ａは、トラクタ１が作業地Ａの端部において現在の作業経路Ｐ１から次の作業経路Ｐ１に移動するための方向転換領域である。

図２に示す目標経路Ｐにおいて、各作業経路Ｐ１の始端地点ｐ３は、トラクタ１が草刈り作業を開始する作業開始地点であり、各作業経路Ｐ１の終端地点ｐ４は、トラクタ１が草刈り作業を停止する作業停止地点である。各作業経路Ｐ１の終端地点ｐ４のうちの方向転換経路Ｐ２との接続地点は、トラクタ１が次の作業経路Ｐ１に移動するための方向転換開始地点であり、各作業経路Ｐ１の始端地点ｐ３のうちの方向転換経路Ｐ２との接続地点は、トラクタ１が次の作業経路Ｐ１への移動を終えた方向転換終了地点である。そして、方向転換経路Ｐ２は、トラクタ１が草刈り作業を停止する非作業経路である。

なお、図２に示す目標経路Ｐはあくまでも一例であり、目標経路生成部５１Ｄは、トラクタ１に装備される作業装置の種類や作業幅Ｗなどに応じて異なる車体情報、及び、作業地Ａに応じて異なる作業地Ａの形状や大きさなどの作業地情報、などに基づいて、それらを考慮した種々の目標経路Ｐを生成することができる。
特に、本実施形態に例示した目標経路Ｐおいては、トラクタ１に装備される作業装置として、トラクタ１の左右中心と作業幅Ｗの左右中心との間にオフセット量Ｄを有するオフセットモア３を例示したことにより、オフセットモア３の作業中心線Ｌの配置間隔Ｓ１と目標経路Ｐにおける作業経路Ｐ１の配置間隔Ｓ２，Ｓ３とが異なっているが、トラクタ１の左右中心と作業幅Ｗの左右中心とが一致する作業装置（例えばロータリ耕耘装置など）がトラクタ１に装備された場合は、トラクタ１の左右中心と作業幅Ｗの左右中心との間のオフセット量Ｄが零になることから、作業装置の作業中心線Ｌの配置間隔Ｓ１と目標経路Ｐにおける作業経路Ｐ１の配置間隔Ｓ２，Ｓ３とが同じになる。

目標経路Ｐは、車体情報や作業地情報などに関連付けされた状態で端末記憶部５１Ｅに記憶されており、携帯通信端末５の表示デバイス５０にて表示することができる。目標経路Ｐには、各並列経路Ｐ３におけるトラクタ１の目標車速、各旋回経路Ｐ２ｂにおけるトラクタ１の目標車速、各作業経路Ｐ１における前輪操舵角、及び、各旋回経路Ｐ２ｂにおける前輪操舵角、などが含まれている。

端末制御ユニット５１は、車載制御ユニット２３からの送信要求指令に応じて、端末記憶部５１Ｅに記憶されている作業地情報や目標経路Ｐなどを車載制御ユニット２３に送信する。車載制御ユニット２３は、受信した作業地情報や目標経路Ｐなどを車載記憶部２３Ｇに記憶する。目標経路Ｐの送信に関しては、例えば、端末制御ユニット５１が、トラクタ１が自動走行を開始する前の段階において、目標経路Ｐの全てを端末記憶部５１Ｅから車載制御ユニット２３に一挙に送信するようにしてもよい。又、端末制御ユニット５１が、目標経路Ｐを所定距離ごとの複数の分割経路情報に分割して、トラクタ１が自動走行を開始する前の段階からトラクタ１の走行距離が所定距離に達するごとに、トラクタ１の走行順位に応じた所定数の分割経路情報を端末記憶部５１Ｅから車載制御ユニット２３に逐次送信するようにしてもよい。

車載制御ユニット２３において、自動走行制御部２３Ｆには、車両状態検出機器２２に含まれた各種のセンサやスイッチなどからの検出情報が、車速制御部２３Ｂやステアリング制御部２３Ｃなどを介して入力されている。これにより、自動走行制御部２３Ｆは、トラクタ１における各種の設定状態や各部の動作状態などを監視することができる。

自動走行制御部２３Ｆは、搭乗者や管理者などのユーザにより、各種の自動走行開始条件を満たすための手動操作が行われてトラクタ１の走行モードが自動走行モードに切り換えられた状態において、携帯通信端末５の表示デバイス５０が操作されて自動走行の開始が指令された場合に、測位ユニット３０にてトラクタ１の現在位置や現在方位などを取得しながら目標経路Ｐに従ってトラクタ１を自動走行させる自動走行制御を開始する。

自動走行制御部２３Ｆは、自動走行制御の実行中に、例えば、ユーザにより携帯通信端末５の表示デバイス５０が操作されて自動走行の終了が指令された場合や、運転部１２に搭乗しているユーザによってステアリングホイール２５やアクセルペダルなどの手動操作具が操作された場合は、自動走行制御を終了するとともに走行モードを自動走行モードから手動走行モードに切り換える。このように自動走行制御が終了された後に自動走行制御を再開させる場合は、先ず、ユーザが運転部１２に乗り込んで、トラクタ１の走行モードを自動走行モードから手動走行モードに切り換える。次に、各種の自動走行開始条件を満たすための手動操作を行ってから、トラクタ１の走行モードを手動走行モードから自動走行モードに切り換える。そして、この状態において、携帯通信端末５の表示デバイス５０を操作して自動走行の開始を指令することで、自動走行制御を再開させることができる。

自動走行制御部２３Ｆによる自動走行制御には、エンジン１４に関する自動走行用の制御指令をエンジン制御部２３Ａに送信するエンジン用自動制御処理、トラクタ１の車速や前後進の切り換えに関する自動走行用の制御指令を車速制御部２３Ｂに送信する車速用自動制御処理、ステアリングに関する自動走行用の制御指令をステアリング制御部２３Ｃに送信するステアリング用自動制御処理、及び、オフセットモア３などの作業装置に関する自動走行用の制御指令を作業装置制御部２３Ｄに送信する作業用自動制御処理、などが含まれている。

自動走行制御部２３Ｆは、エンジン用自動制御処理においては、目標経路Ｐに含まれた設定回転数などに基づいてエンジン回転数の変更を指示するエンジン回転数変更指令、などをエンジン制御部２３Ａに送信する。エンジン制御部２３Ａは、自動走行制御部２３Ｆから送信されたエンジン１４に関する各種の制御指令に応じてエンジン回転数を自動で変更するエンジン回転数変更制御、などを実行する。

自動走行制御部２３Ｆは、車速用自動制御処理においては、目標経路Ｐに含まれた目標車速に基づいて無段変速装置の変速操作を指示する変速操作指令、及び、目標経路Ｐに含まれたトラクタ１の進行方向などに基づいて前後進切換装置の前後進切り換え操作を指示する前後進切り換え指令、などを車速制御部２３Ｂに送信する。車速制御部２３Ｂは、自動走行制御部２３Ｆから送信された無段変速装置や前後進切換装置などに関する各種の制御指令に応じて、無段変速装置の作動を自動で制御する自動車速制御、及び、前後進切換装置の作動を自動で制御する自動前後進切り換え制御、などを実行する。自動車速制御には、例えば、目標経路Ｐに含まれた目標車速が零速である場合に、無段変速装置を零速状態まで減速制御してトラクタ１の走行を停止させる自動減速停止処理などが含まれている。

自動走行制御部２３Ｆは、ステアリング用自動制御処理においては、目標経路Ｐに含まれた前輪操舵角などに基づいて左右の前輪１０の操舵を指示する操舵指令、などをステアリング制御部２３Ｃに送信する。ステアリング制御部２３Ｃは、自動走行制御部２３Ｆから送信された操舵指令に応じて、パワーステアリングユニット１７の作動を制御して左右の前輪１０を操舵する自動操舵制御、及び、左右の前輪１０が設定角度以上に操舵された場合に、ブレーキユニット１８を作動させて旋回内側のブレーキを作動させる自動ブレーキ旋回制御、などを実行する。

自動走行制御部２３Ｆは、作業用自動制御処理においては、目標経路Ｐに含まれた作業開始地点ｐ３に基づいてオフセットモア３の作業状態への切り換えを指示する作業開始指令、及び、目標経路Ｐに含まれた作業停止地点ｐ４に基づいてオフセットモア３の非作業状態への切り換えを指示する作業停止指令、などを作業装置制御部２３Ｄに送信する。作業装置制御部２３Ｄは、自動走行制御部２３Ｆから送信されたオフセットモア３に関する各種の制御指令に応じて、作業クラッチユニット１９と昇降駆動ユニット２０の作動を制御して、オフセットモア３を作業高さまで下降させて作動させる自動作業開始制御、及び、オフセットモア３を停止させて非作業高さまで上昇させる自動作業停止制御、などを実行する。

つまり、前述した自動走行ユニット４には、パワーステアリングユニット１７、ブレーキユニット１８、作業クラッチユニット１９、昇降駆動ユニット２０、ローリングユニット２１、車両状態検出機器２２、車載制御ユニット２３、測位ユニット３０、及び、通信モジュール３４、などが含まれている。そして、これらが適正に作動することにより、トラクタ１を目標経路Ｐに従って精度よく自動走行させることができる。

ところで、目標経路生成部５１Ｄが生成する目標経路Ｐは、前述したように、作業地Ａの形状や大きさ、及び、トラクタ１に装備される作業装置の作業幅Ｗや作業幅Ｗのオーバーラップ量Ｗｏなどが考慮されている。そのため、目標経路Ｐが形成された段階においては、図４〜５に示すように、隣接する作業経路Ｐ１の間に一定のオーバーラップ量Ｗｏが確保されるように、オフセットモア３の作業中心線Ｌの配置間隔Ｓ１と目標経路Ｐにおける作業経路Ｐ１の配置間隔Ｓ２，Ｓ３（図２参照）とが設定されている。

しかしながら、目標経路生成部５１Ｄが生成する目標経路Ｐは、衛星測位システムを利用して測定したトラクタ１の現在位置（緯度、経度）に基づいて二次元で生成されたものであり、作業地Ａにおける作業面（地面）の傾斜は考慮されていない。そのため、実際にトラクタ１を目標経路Ｐに従って自動走行させた場合には、オフセットモア３が作業地Ａにおける作業面の傾斜に応じてロール方向に揺動することにより、図６〜７に示すように、そのときのオフセットモア３のロール角θが大きいほど、目標経路Ｐの生成時には一定とされていたオフセットモア３の作業幅Ｗに対して、オフセットモア３の平面視作業幅Ｗｐが狭くなる。その結果、図４〜５に示す目標経路Ｐの生成時に設定されていたオーバーラップ量Ｗｏを、実走行時には図７に示すように殆ど確保することができない不具合が生じることになる。

そこで、作業地情報取得部５１Ｃは、国土地理院から提供されているメッシュ標高情報（５ｍ四方又は１０ｍ四方の標高情報）、又は、ドローンなどを利用して計測した三次元地形情報、などの作業地Ａの所定区間（例えば５ｍ四方）ごとの高度情報が内挿された三次元の地形情報を、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネットなどの通信網を介して取得するように構成されている。そして、図３に示すように、端末制御ユニット５１には、作業地情報取得部５１Ｃが取得した三次元の地形情報に基づいて目標経路Ｐを補正する目標経路補正制御を実行する目標経路補正部５１Ｆが備えられている。

以下、図１０に示すフローチャートに基づいて、目標経路補正制御における目標経路補正部５１Ｆの制御作動について説明する。
目標経路補正部５１Ｆは、先ず、目標経路生成部５１Ｄが生成した目標経路Ｐを取得する目標経路取得処理を行い（ステップ＃１）、作業地情報取得部５１Ｃが取得した三次元の地形情報を取得する三次元地形情報取得処理を行う（ステップ＃２）。
次に、取得した三次元の地形情報に内挿されている作業地Ａの所定区間ごとの高度情報を二次元の目標経路Ｐに割り当てる高度情報割り当て処理を行い（ステップ＃３）、所定区間ごとの高度情報が割り当てられた目標経路Ｐから所定区間ごとの作業面における車体ロール方向の勾配（傾斜情報）を求める勾配算出処理を行う（ステップ＃４）。
そして、求めた所定区間ごとの作業面における車体ロール方向の勾配に基づいて、所定区間ごとのオフセットモア３の平面視作業幅Ｗｐを求める作業幅算出処理を行い（ステップ＃５）、求めた所定区間ごとの平面視作業幅Ｗｐに基づいて、前述したオーバーラップ量Ｗｏが設定値（例えば１０ｃｍ）以上になるように、オフセットモア３の作業中心線Ｌの配置間隔Ｓ１（図２、図４〜５、図７〜９参照）とともに目標経路Ｐにおける各作業経路Ｐ１の配置間隔Ｓ２，Ｓ３（図２、図７〜９参照）を狭くする経路間隔補正処理を行う（ステップ＃６）。

これにより、目標経路生成部５１Ｄが生成した目標経路Ｐを、作業地Ａにおける所定区間ごとの作業面の傾斜が考慮されて、図８〜９に示すように、実走行時に設定値以上のオーバーラップ量Ｗｏを確保することができる適正な目標経路Ｐに補正することができる。その結果、図９に示すように、隣接する作業経路Ｐ１の間において未刈り領域が生じる虞を回避することができる。

〔別実施形態〕
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）作業車両１の構成は種々の変更が可能である。
例えば、作業車両１は、左右の後輪１１に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両１は、左右の前輪１０及び左右の後輪１１に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両１は、左右の後輪１１が操舵輪として機能する後輪ステアリング仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両１は、エンジン１４の代わりに走行用の電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両１は、エンジン１４と走行用の電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。

（２）車体情報取得部５１Ｂ、作業地情報取得部５１Ｃ、目標経路生成部５１Ｄ、及び、目標経路補正部５１Ｆは、車載制御ユニット２３に備えられていてもよい。

（３）目標経路補正部５１Ｆは、トラクタ１の自動走行ユニット４及び携帯通信端末５とインターネットなどの通信網を介して通信可能に接続された例えば管理センタの管理用コンピュータなどに備えられていてもよい。
この場合、携帯通信端末５の目標経路生成部５１Ｄが生成した目標経路Ｐ、及び、目標経路Ｐの生成に使用した車体情報や作業地情報などを管理用コンピュータなどにバックアップしたときに、処理能力の高い管理用コンピュータなどにおいて、目標経路生成部５１Ｄが生成した目標経路Ｐを目標経路補正部５１Ｆによって補正することができる。

（４）車体情報取得部５１Ｂ、作業地情報取得部５１Ｃ、目標経路生成部５１Ｄ、及び、目標経路補正部５１Ｆは、トラクタ１の自動走行ユニット４及び携帯通信端末５とインターネットなどの通信網を介して通信可能に接続された管理センタの管理用コンピュータなどに備えられていてもよい。
この場合、処理能力の高い管理用コンピュータなどにおいて、目標経路Ｐの生成から目標経路Ｐの補正までを一連で行うことができる。

（５）目標経路補正部５１Ｆは、例えば、前述した車体情報と目標経路Ｐと車体ロール方向の傾斜情報とに基づいて、作業車両１を目標経路Ｐに従って模擬的に走行させた上で、実走行時に設定値以上のオーバーラップ量Ｗｏを確保することができるように、目標経路Ｐにおける作業経路Ｐ１の配置間隔Ｓ２，Ｓ３を補正する３次元シミュレータであってもよい。
このように、目標経路補正部５１Ｆとして３次元シミュレータを採用すれば、補正後の目標経路に従って作業車両を自動走行させた場合に、隣接する作業経路間に未作業領域が形成される虞をより確実に回避することができる。
又、この３次元シミュレータに、車体情報取得部５１Ｂ、作業地情報取得部５１Ｃ、及び、目標経路生成部５１Ｄが備えられて、３次元シミュレータが、目標経路Ｐの生成から目標経路Ｐの補正までを一連で行うように構成されてもよい。

（６）目標経路補正部５１Ｆは、例えば、実走行時に、作業装置３のロール角を検出するロール角検出器からの検出情報を取得し、取得した作業装置３のロール角に基づいて、補正後の目標経路Ｐを更に補正するように構成されていてもよい。
その一例として、目標経路補正部５１Ｆは、先ず、作業経路Ｐ１での実走行中に所定区間ごとの作業装置３のロール角を取得する。次に、取得した所定区間ごとの作業装置３のロール角と、実走行前の目標経路Ｐの補正段階で求めた同じ作業経路Ｐ１での所定区間ごとの作業面における車体ロール方向の勾配（傾斜情報）とを比較する。そして、その差が、実走行前の目標経路Ｐの補正段階で求めた次の作業経路Ｐ１での所定区間ごとの作業面における車体ロール方向の勾配（傾斜情報）との関係から、実走行中の作業経路Ｐ１と次の作業経路Ｐ１との間に設定値以上のオーバーラップ量Ｗｏを確保することが可能な値か否かを判定する。この判定において、設定値以上のオーバーラップ量Ｗｏを確保することが不可能と判定した場合に、実走行中の作業経路Ｐ１と次の作業経路Ｐ１との間隔を、設定値以上のオーバーラップ量Ｗｏを確保することが可能な狭い間隔に補正する。
このような補正を行うことにより、実走行前に補正した目標経路Ｐを、実際の作業地Ａにおける所定区間ごとの作業面の傾斜が考慮されたより適正な目標経路Ｐに補正することができる。その結果、隣接する作業経路Ｐ１の間において未作業領域が生じる虞を回避することができる。

（７）作業地情報取得部５１Ｃが取得する作業地Ａの所定区間ごとの地形情報（車体ロール方向の傾斜情報）は、例えば、作業車両１が以前に同じ作業地Ａにおいて同じ目標経路Ｐに従って走行したときに、作業装置３に備えられたロール角検出器が検出した作業装置３のロール角に基づくものであってもよい。

１ 作業車両
３ 作業装置
５１Ｃ 作業地情報取得部
５１Ｄ 目標経路生成部
５１Ｆ 目標経路補正部
Ａ 作業地
Ｐ 目標経路
Ｐ１ 作業経路
Ｓ２ 作業経路の配置間隔
Ｓ３ 作業経路の配置間隔
Ｗ 作業幅
Ｗｏ オーバーラップ量
Ｗｐ 平面視作業幅

Claims (4)

1. 作業地の所定区間ごとの地形情報を含む作業地情報を取得する作業地情報取得部と、
   作業車両に装備された作業装置の作業幅に応じて並列に並ぶ複数の作業経路を含む自動走行用の目標経路を生成する目標経路生成部と、
   前記地形情報のうちの車体ロール方向の傾斜情報に基づいて前記作業経路の配置間隔を補正する目標経路補正部と、を有している作業車両用の目標経路生成システム。
2. 前記作業地情報取得部は、前記所定区間ごとの高度情報が内挿された三次元の地形情報を取得し、
   前記目標経路補正部は、前記目標経路に前記所定区間ごとの高度情報を割り当てて、前記所定区間ごとの前記車体ロール方向の傾斜情報を取得する請求項１に記載の作業車両用の目標経路生成システム。
3. 前記目標経路補正部は、前記目標経路と前記車体ロール方向の傾斜情報とに基づいて、前記作業車両を前記目標経路に従って模擬的に走行させた上で前記作業経路の配置間隔を補正する３次元シミュレータである請求項１又は２に記載の作業車両用の目標経路生成システム。
4. 前記目標経路補正部は、前記車体ロール方向の傾斜情報に基づいて前記作業経路における前記所定区間ごとの平面視作業幅を求め、求めた前記平面視作業幅に基づいて、隣接する前記作業経路における前記所定区間ごとの前記平面視作業幅のオーバーラップ量が設定値以上になるように前記作業経路の配置間隔を補正する請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業車両用の目標経路生成システム。

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